Optische Eigenschaften von Metallen und Legierungen

IV theoretisehen V orstellungen, die sieh aus der Messung der elektrisehen Eigensehaften ergeben. Zweifellos wird es lohnend sein, sieh mit ihnen intensiver zu besehiiftigen, als dies bisher gesehehen ist. w. Koster Fur kritisehe Durehsieht des Manuskdpts odeI' Hilfe beim Lesen del' Korrekturen moehte ieh folgenden Personliehkeiten danken: Herrn Professor Dr. J. C. SLATER, Herrn Professor Dr. J. KRONSBEIN, Herrn Professor H. SEITZ und meiner Frau. Besonderen Dank bin ieh meinem lVIitarbeiter, Herrn J. ALFARO HOLBROOK, fur zahlreiehe Diskussionen und Herrn Professor Dr. W. KOSTER fUr se~n forderndes Interesse sehuldig. 1m Friihjahr 1971 R. E. Hummel Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 2 Definition der optischen Konstanten 5 2.1 Brechungsindex n ...................... . 5 2.2 Absorptionskonstante k . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 . . . 2.3 Extinktionskonstante K, mittlere Reichweite des Lichtes W und Tiefe der Skinschicht a . . . . . . . . . . . . . . . 9 11 2.4 Reflexionsyermogen r und Absorptionsvermogen a 3 KontinuUJllstheorie der optischen Konstanten 13 13 3.1 Allgemeine Bemerkungen 3.2 Hagen-Rubens-Beziehung 13 3.3 Absorption ..... . 14 4 Atomistische Behandlung der optischen Konstanten 16 4.1 Dberblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 . . . 4.2 Freie Elektronen ohne Dampfung. . . . . . . . . . . . . . 19 . 4.3 Freie Elektronen mit Dampfung (Klassische Elektronentheorie der Metalle) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 4.3.1 Berechnung der Drudeschen Formeln ...... . 22 4.3.2 Effektive Gleichstromleitfahigkeit und effektive Masse 26 4.3.3 Relaxationszeit . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 4.4 Diskussion cler Drudeschen Formeln fiir verschiedene Frequenzgebiete . 29 29 4.4.1 Kleine Frequenzen .................... . 4.4.2 Hohe Frequenzen . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 . . . . 4.4.3 Absorption im UV, sichtbaren und nahen ultraroten Freque- gebiet ..... . 30 4.4.4 Polarisation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 . . . .

Inhalt
1 Einleitung.- 2 Definition der optischen Konstanten.- 2.1 Brechungsindex n.- 2.2 Absorptionskonstante k.- 2.3 Extinktionskonstante K, mittlere Reichweite des Lichtes W und Tiefe der Skinschicht ?.- 2.4 Reflexionsyermögen r und Absorptionsvermögen a.- 3 Kontinuumstheorie der optischen Konstanten.- 3.1 Allgemeine Bemerkungeni.- 3.2 Hagen-Rubens-Beziehung.- 3.3 Absorption.- 4 Atomistische Behandlung der optischen Konstanten.- 4.1 Überblick.- 4.2 Freie Elektronen ohne Dämpfung.- 4.3 Freie Elektronen mit Dämpfung (Klassische Elektronentheorie der Metalle).- 4.4 Diskussion der Drudeschen Formeln für verschiedene Frequenzgebiete.- 4.5 Berechnung des Reflexionsvermögens der Metalle aus den Drudeschen Formeln.- 4.6 Gebundene Elektronen.- 4.7 Beiträge von freien Elektronen und harmonischen Oszillatoren zu den optischen Konstanten.- 5 Quantenmechanische Behandlung der optischen Konstanten.- 5.1 Welleneigenschaft des Elektrons.- 5.2 Schrödinger-Gleichung.- 5.3 Besondere Eigenschaften der Schwingungsprobleme.- 5.4 Lösung der Schrödinger-Gleichung für drei spezielle Probleme.- 5.5 Energiebänder in Kristallen.- 5.6 Folgerungen aus dem Bandmodell.- 5.7 Absorption des Lichts durch Bandübergänge.- 5.8 Dispersion.- 5.9 Effektive Masse.- 6 Anomaler Skineffekt.- 6.1 Allgemeine Bemerkungen.- 6.2 Bedingungen für das Auftreten des anomalen Skineffekts.- 6.3 Berechnung der optischen Konstanten.- 6.4 Ergebnisse.- 7 Experimentelle Bestimmung der optischen Konstanten von Metallen.- 7.1 Elliptische Polarisation.- 7.2 Reflexion von linear polarisiertem Licht an Metalloberflächen.- 7.3 Fresnelsche Formeln.- 7.4 Brewstersches Gesetz.- 7.5 Formeln zur Berechnung der optischen Konstanten von Metallen aus Reflexionsmessungen.- 7.6 Bauelemente für optische Apparaturen.- 7.7Verschiedene Meßmethoden.- 7.8 Allgemeine Bemerkungen über die Messung der optischen Konstanten.- 8 Spezielle Probleme.- 8.1 Energiebänder in Kristallen.- 8.2 Analyse der Reflexionsspektren.- 8.3 Zahl der freien Leitungselektronen.- 8.4 Die Farbe von Metallen und Legierungen.- 8.5 Legierungen.- 8.6 Temperaturabhängigkeit der optischen Konstanten.- 8.7 Metallkundliche Probleme.- 8.8 Modulationsspektroskopie.- A 1 Periodische Vorgänge.- A 1.1 Ungedämpfte Schwingung.- A 1.2 Gedämpfte Schwingung.- A 1.3 Erzwungene Schwingung (gedämpft).- A 1.4 Welle.- A 1.5 Gedämpfte Welle.- A 2 Mathematische Formeln.- A 2.1 Eulersche Gleichungen.- A 2.2 Vektoroperatoren.- A 2.3 Rechenregeln für komplexe Zahlen.- A 2.4 Produkte zweier Vektoren.- A 3 Tabellen.- A 1 Vergleich von Wellenlängen, Frequenzen und Energien.- A 2 Physikalische Konstanten.- A 3 Optische Konstanten einiger Metalle.- A 4 Elektronenanordnung der Elemente.- A 4 Allgemeine Literatur.